(57)【要約】【課題】位置を測定するタブレット等の位置検出装置に対し、その測定すべき位置を指示するとともに、操作者の操作を通知するペン型座標指示器において、より細型の構成を実現する。【解決手段】ペン型のケース１１を有する入力ペン１０において、コイル１０５が巻回されてなるフェライトコア１０４とフェライトチップ１０２とを、弾性部材１０３を介して対向させ、フェライトチップ１０２には突起１０２ａを設け、操作時に突起１０２ａとフェライトコア１０４とが接近する構成とする。操作時にフェライトチップ１０２がフェライトコア１０４に接近すると、突起１０２ａがフェライトコア１０４に非常に近接するので、フェライトチップ１０２がコイル１０５内に進入しなくとも良好に応答し、フェライトコア１０４には開口部や中空部を設ける必要がない。【選択図】図１
2007073082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置を測定する位置検出装置に対し、その測定すべき位置を指示するとともに操作者の操作を通知するペン型座標指示器であって、
開口部の無い端面を有する円柱形状のコアに巻回されたコイルと、
該コイルの軸線に沿って、前記コアと離隔し操作者の操作に応じて接近する、前記コアの端面に対向して配設される円柱形状の磁性体と、
前記コアの端面と前記磁性体との間に介設される弾性体と、を備え、
前記弾性体は、前記コアの端面において、該端面の一部においてのみ接触し、かつ前記磁性体の面のうち前記コアの端面に対向する対向面において、該対向面の一部においてのみ接触しており、
前記コアの端面の一部と前記磁性体の対向面の一部である前記弾性体を介さずに対向する部分のいずれか一方または両方に突出部が形成されており、該突出部は、前記弾性体の外側面に沿った内面を有する円筒形状になっており、前記突出部の高さは、前記弾性体の厚みよりも小さい高さになっていることを特徴とするペン型座標指示器。
【請求項２】
前記弾性体は、外径が前記突出部の内径より小さい環状部材から構成されることを特徴とする請求項１に記載のペン型座標指示器。
【請求項３】
前記コア及び前記磁性体は、ペン型のケース内に収容されており、該ケースの先端には該ケース内外に挿通する芯が配置され、前記磁性体は前記芯の基端部に連結されることを特徴とする請求項１または２に記載のペン型座標指示器。
【請求項４】
前記コア及び前記磁性体を収容する前記ケースの中空部には、前記ケースの先端側において、前記中空部の内径が狭まる段部が形成され、前記コアの前記磁性体に対向する端面が前記中空部に形成された段部に当接するように配置されることを特徴とする請求項３に記載のペン型座標指示器。
【請求項５】
前記コアの前記磁性体に対向しない側の端面と、前記ケースの中空部における基端部との間に介設される第２の弾性体を備えることを特徴とする請求項３または４に記載のペン型座標指示器。
【請求項６】
前記コアの前記磁性体に対向しない側の端面と、前記第２の弾性体との間に介設される支持部材をさらに備え、前記支持部材は、前記コアの端面に向かって突出するコア保持突起を備え、前記コアの前記支持部材に接する端面には、前記コア保持突起と嵌合する凹部が形成されてなることを特徴とする請求項５に記載のペン型座標指示器。
【請求項７】
前記コア及び前記磁性体を収容する前記ケースの中空部には、前記ケースの先端側において、該中空部の内径が更に狭まる第２の段部が形成され、前記芯の基端部には前記ケースの横断面に平行な平面部が形成されてなり、前記芯は、前記ケースの中空部に形成された第２の段部に前記平面部が接するように配置されることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載のペン型座標指示器。
【請求項８】
前記芯の基端部に形成された平面部には、さらに前記磁性体の端面に向かって突出する磁性体保持突起が形成され、前記磁性体の前記芯に接する端面には、前記磁性体保持突起と嵌合する凹部が形成されてなることを特徴とする請求項７に記載のペン型座標指示器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置を測定するタブレット等の位置検出装置に対し、その測定すべき位置を指示するとともに、操作者の操作を通知するペン型座標指示器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンピュータ用の入力装置として、ペンタブレットと呼ばれるポインティングデバイスが利用されている。ペンタブレットは、板状のタブレットと、このタブレット上で操作者により操作される入力ペンとにより構成される。そして、操作者が入力ペンでタブレット上の任意の位置を指示すると、その位置がタブレットによって検出され、位置情報がコンピュータへ出力される。
【０００３】
本出願人は、例えば実公平５−４０３４号公報に示すように、ペンタブレットの入力ペン等を種々提案してきた。ここで、従来の入力ペンの一例について、図１４を参照して説明する。
【０００４】
図１４は、従来の入力ペンの一例として、入力ペン９０の概略構成を示す断面図である。入力ペン９０は、ボールペンや万年筆等の筆記具とほぼ同形状に形成されたペン軸９１に各部を収容している。
【０００５】
ペン軸９１の先端には、ペン軸９１の内部に連通する芯体９２が配設されている。芯体９２の基端部側は、フェライトコア９４が有する貫通孔に挿入されており、さらに芯体９２の基端部は芯ホルダー９６に固定されている。芯ホルダー９６は、バネ９７を介してペン軸９１に固定されている。芯体９２はフェライトチップ９３を内蔵しており、入力ペン９０の非操作状態においては、フェライトチップ９３の３分の２程度が、フェライトコア９４の貫通孔の中に入った状態となる。そして、芯体９２は、芯ホルダー９６とともにバネ９７によって支持されており、バネ９７の伸縮方向、即ちペン軸９１の軸方向及びフェライトコア９４の貫通孔に沿って、移動可能である。
【０００６】
フェライトコア９４は円筒状に形成されたフェライトであって、長手方向に沿って貫通孔を有し、その内部に芯体９２が挿入されている。また、フェライトコア９４の外側面にはコイル９５が巻回されており、コイル９５は、ペン軸９１内のコンデンサ９８と接続されて同調回路９９を構成している。
【０００７】
入力ペン９０が具備する同調回路９９は、タブレット（図示略）から所定の同調周波数、例えば周波数ｆ０の電波が発信されると、該電波を受けて励振され、コイル９５には誘導電圧が誘起される。そして、該電波の発信が停止されると、前記誘導電圧に基づく電流により、コイル９５から所定の周波数の電波が発信される。この同調回路９９から発信された電波をタブレット（図示略）で受信することで、タブレット（図示略）上における入力ペン９０の位置を検知できる。
【０００８】
また、入力ペン９０は、ペン軸９１の先端をタブレットに押しつけるように操作される。この操作時には、芯体９２がペン軸９１内に押し込まれ、芯体９２に内蔵されたフェライトチップ９３がフェライトコア９４の内部において、基端部側へ向かって移動する。
【０００９】
上記のように、フェライトコア９４にはコイル９５が巻回されているので、フェライトコア９４の両端とフェライトチップ９３との位置関係に変化が生じると、コイル９５のインダクタンスが変化する。従って、コイル９５を含んで構成される同調回路９９においては、フェライトチップ９３の移動により、コイル９５のインダクタンスが変化して、同調回路９９の同調周波数が変化する。
【００１０】
この場合、タブレット（図示略）から周波数ｆ０の無線信号を発信すると、同調回路９９の同調周波数が変化しているため、コイル９５に生じる誘導電圧は、非操作時とは位相がずれたものとなる。このため、同調回路９９からは、タブレット（図示略）から発信された電波とは位相がずれた電波が発信される。従って、タブレット（図示略）から電波を発信して同調回路９９を励振するとともに、同調回路９９から発せられる電波における位相差を検知すれば、入力ペン９０の操作を検知することができる。
【００１１】
上記に例示したように、従来のペンタブレットは、タブレットと入力ペンとを結線する必要がなく、また、万年筆やボールペン等の通常の筆記具に似た使用感が得られるので、操作性に富むという利点を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記のように、入力ペン９０に例示される従来の入力ペンは、ボールペン等の通常の筆記具と同様のサイズであり、据え置き型のデスクトップコンピュータ等に特に好適である。一方、最近では、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）と呼ばれる携帯型の電子機器が普及するなど、電子機器の小型化が進んでいる。このため、小型の電子機器に使用するための入力装置についても、小型化が望まれている。しかしながら、上記従来の入力ペンの構造を変えずに大幅な小型化を実現するのは難しいという問題があった。
【００１３】
上記の入力ペン９０を例にとれば、小型化に際しては、単に短小にするだけでなく細型のものにしなければならないので、フェライトコア９４及び芯体９２を細くする必要がある。しかし、芯体９２はフェライトチップ９３を内蔵しているため、芯体９２を細くすると、フェライトチップ９３が内蔵される部分の壁面は肉薄になってしまう。一般に、芯体９２のような部材は樹脂製であることが多いので、肉薄になることで強度が不足し、操作時の荷重により塑性変形する恐れがある。そして、フェライトコア９４の内部で芯体９２が変形した場合、フェライトコア９４の内壁に芯体９２が当たってしまい、芯体９２が移動しなくなる恐れがある。この状態では、入力ペン９０による入力操作は行えない。従って、芯体９２を細くすることは困難である。
【００１４】
一方、フェライトコア９４は芯体９２が挿入される貫通孔を有するので、フェライトコア９４を細くするためには、貫通孔を細くし、かつ、肉薄にしなければならない。しかし、芯体９２の細型化が難しい上、フェライトは構造材としては脆いものであり、限度を超えて肉薄にしてしまうと強度不足から割れを生じる恐れがある。
【００１５】
例えば、入力ペン９０の製造過程において、フェライトコア９４にコイル９５の巻線を行う工程ではフェライトコア９４に線材の張力が加わる。また、該工程はフェライトコア９４を固定して行われるが、線材の張力によってフェライトコア９４の固定部分には応力が集中するので、フェライトコア９４には相応の堅牢性が求められる。さらに、輸送時の振動や製品としての落下衝撃試験を考慮すれば、フェライトコア９４に要求される強度は決して小さくない。
【００１６】
そして、フェライトコア９４が割れてしまうとコイル９５のインダクタンスが当初の値よりも低下し、同調回路９９の同調周波数がずれてしまうので、入力装置としての使用に耐えられない可能性がある。
【００１７】
従って、上記入力ペン９０の例では、芯体９２及びフェライトコア９４は一定以上の強度を確保する必要があり、入力ペン９０の構成をそのまま小型化することは困難であった。
【００１８】
さらに、電子機器が小型化されると、携帯性の向上がもたらされる一方で、入力操作時における操作性の低下が懸念される。このため、小型で、かつ操作性の良い入力装置が求められていた。
【００１９】
そこで、本発明は、位置を測定するタブレット等の位置検出装置に対し、その測定すべき位置を指示するとともに、操作者の操作を通知するペン型座標指示器において、より細型の構成を実現することを目的とする。
【００２０】
また、本発明の他の目的は、細型のペン型座標指示器において、良好な操作性を確保することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、このような課題を解決するために、次のような特徴を備えている。なお、次に示す説明中、括弧書きにより実施の形態に対応する構成を一例として示す。符号等は、後述する図面参照符号等である。
【００２２】
請求項１記載の発明に係るペン型座標指示器は、位置を測定する位置検出装置に対し、その測定すべき位置を指示するとともに操作者の操作を通知するペン型座標指示器（例えば、図１に示す入力ペン１０）であって、開口部の無い端面を有する円柱形状のコア（例えば、図１に示すフェライトコア１０４）に巻回されたコイル（図１の１０５）と、このコイルの軸線に沿って、前記コアと離隔し操作者の操作に応じて接近する、前記コアの端面に対向して配設される円柱形状の磁性体（例えば、図１に示すフェライトチップ１０２）と、前記コアの端面と前記磁性体との間に介設される弾性体（図１に示す１０３）と、を備え、前記弾性体は、前記コアの端面において、該端面の一部においてのみ接触し、かつ前記磁性体の面のうち前記コアの端面に対向する対向面において、該対向面の一部においてのみ接触しており、前記コアの端面の一部と前記磁性体の対向面の一部である前記弾性体を介さずに対向する部分のいずれか一方または両方に突出部が形成されており、該突出部は、前記弾性体の外側面に沿った内面を有する円筒形状になっており、前記突出部の高さは、前記弾性体の厚みよりも小さい高さになっていることを特徴とする。
【００２３】
ここで、上記位置検出装置としては、例えば、平板形状のケース内に複数のループコイルを備え、これらのループコイルから所定の発振周波数の電波を発信し、該電波によりペン型座標指示器内のコイルに誘起される電圧をもとにペン型座標指示器の位置を検出するものが挙げられるが、液晶表示パネル等の表示画面と一体となって構成されるものとしても良く、また、形状は平板以外であっても良い。また、上記磁性体としては、例えばソフトフェライトが挙げられる。さらに、上記コアとしては、例えばソフトフェライト等の磁性体やその他の各種金属を用いた部材が挙げられる。
【００２４】
請求項１記載の発明によれば、位置を測定する位置検出装置に対し、その測定すべき位置を指示するとともに操作者の操作を通知するペン型座標指示器において、開口部の無い端面を有するコアに巻回されたコイルと、このコイルの軸線に沿ってコアの端面に対向して配設される磁性体とを備え、コアと磁性体とは離隔して配設されており、操作者の操作に応じて接近する。また、コアの端面には開口部が無く、磁性体とコアとが接近しても磁性体がコイルの内側に進入することはない。
【００２５】
従って、本発明に係るペン型座標指示器においては、磁性体がコイルのコアに接近することによってコイルのインダクタンスを変化させ、位置を測定する位置検出装置に対し、操作者の操作を通知することができる。また、コアの端面には開口部を設ける必要が無いので、コアを細くしてもコアの強度不足等を招く恐れがない。これにより、コアを細く形成し、コアと磁性体とをコイルの軸線に沿って配設することで、非常に細いペン型座標指示器を実現できる。
【００２６】
また、操作者による操作の際には、コアと磁性体が接近するので、コイルのインダクタンスは増大する方向へ変化する。位置検出装置とともに使用される座標指示器には、操作を検知するために加圧時に容量が変化する可変コンデンサを用いたＬＣ共振回路を採用することがある。このような座標指示器は、操作者による操作が加わると可変コンデンサの容量が増大し、結果的にＬＣ共振回路の共振周波数が低い方へシフトするもので、感度が良い一方で構造が複雑であり、高価である。本発明に係るペン型座標指示器は、操作時にコイルのインダクタンスが増大するので、該コイルを含むＬＣ共振回路を構成すれば、操作時に共振周波数が低い方へシフトする。従って、可変コンデンサを用いた座標指示器と同様の動作を行うペン型座標指示器を、より簡単な構成により、安価で実現できる。さらに、操作時におけるコイルのインダクタンス変化は、コイルと磁性体とが近接しているほど顕著である。このため、初期状態におけるコイルと磁性体との間の所定の距離を短くすれば、より確実に操作を検知できる上、より小型のペン型座標指示器を実現できる。
【００２７】
また、コアの端面と磁性体との間に介設される弾性体により、操作が無い初期状態ではコアと磁性体とが互いに離隔した状態で保持され、操作によってコアと磁性体が接近した場合はコアと磁性体とが互いに離隔する方向へ付勢され、操作後は初期状態が復元される。
【００２８】
従って、操作後の復元動作がスムーズに行われるので、操作性の良いペン型座標指示器を実現できる。即ち、操作時の応答が良好で、かつ速やかに復元する機構を簡単な構成によって実現するものであり、容易に小型化でき、かつ、低コスト化が可能である。また、一般に、弾性体に力が加わる場合の変形量は加わった力の大きさに対応するので、コイルのインダクタンスの変化量から弾性体の変形量を求め、操作時に加えられた力を求めることも可能である。
【００２９】
また、弾性体は、例えば貫通孔を有する平板形状や環状、或いは球体等に構成され、コアの端面の一部においては該端面の一部においてのみ接触し、磁性体においてコアの端面に対向する対向面においては該対向面の一部においてのみ接触している。即ち、弾性体はコアの端面の全体を覆うものではなく、磁性体の対向面全面を覆うものでもない。そして、コアの端面と磁性体の対向面とは、その一部において、間に弾性体を介しないで対向しており、この部分においては、コアと磁性体との間における磁気的な相互作用が弾性体によって阻害されない。
【００３０】
従って、コアの端面或いは磁性体の対向面の全面が弾性体で覆われた場合に比べて、操作時にコイルのインダクタンスが顕著に変化する。さらに、操作時に、弾性体の弾力に比較して大きい力が加わった場合には、コアと磁性体とが非常に近接し、或いは接触して、コイルのインダクタンスがより大きく変化する。これにより、操作者による操作が鋭敏に、かつ確実に検知されるので、応答が良好で操作性の良いペン型座標指示器を実現できる。
【００３１】
また、コアの端面と、磁性体においてコアの端面に対向する対向面との少なくともいずれか一方には、弾性体を取り囲むように、弾性体の厚みよりも低い突出部が形成されており、コアと磁性体とが対向する部分では、突出部と面、もしくは突出部どうしが対向する。つまり、突出部が無い場合と比較して、初期状態でコアと磁性体とがより近接しており、操作時にはコアと磁性体とがさらに接近する。また、突出部の高さは弾性体の厚みよりも低く、初期状態においてコアと磁性体とは接触しない。
【００３２】
コイルのインダクタンスに対する磁性体の影響はコイルと磁性体との間の距離の２乗に反比例するので、コアと磁性体とが近接しているほど操作時にコイルのインダクタンスが急激に変化する。本発明に係るペン型座標指示器は突出部を備えるので、初期状態における弾性体とコアの間隔を小さくし、操作時に、コアと磁性体とを速やかに接近させることができる。さらに、突出部の高さは弾性体の厚みよりも低いので、非操作時にコアと磁性体とを離隔させておくための構成としては弾性体を挟んでおけば良いので、構造の複雑化を避けられる。従って、操作時にコイルのインダクタンスが鋭敏に変化し、位置検出装置側において操作者の操作を確実に検知できるので、良好な応答を示し、操作性の良いペン型座標指示器を実現できる。
【００３３】
なお、弾性体は、コア及び磁性体に対して線接触する部材であり、コアと磁性体とが接近する際には容易に弾性変形するものである。環状部材であってもよいが、必ずしも環状になっている必要はなくボール上のものであってもよい。また、突出部は、弾性体の外側面に沿った内面を有する円筒形状になっており、この円筒形状の内部に弾性体が入るようになっている。この弾性体の外周面と突出部の内周面とが当接することで弾性体は支持される。
【００３４】
従って、より弱い力で操作しても、確実に弾性体が変形してコアと磁性体とが接近するので、操作時の抵抗が小さく、比較的弱い力で操作可能なペン型座標指示器を実現できる。また、突出部が弾性体を支持するので、使用に際してコア、磁性体及び弾性体の相対位置のずれを防止でき、より信頼性の高いペン型座標指示器を実現できる。さらに、コアと磁性体とをコアの軸線に沿って配置し、コアと磁性体との間に弾性体を配設する際の位置合わせが容易である。
【００３５】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載のペン型座標指示器において、ペン型のケース内にコア及び磁性体を収容して構成され、該ケースの先端には該ケース内外に挿通する芯（１０１）を備えており、磁性体が芯の基端部に連結されることを特徴とする。
請求項３記載の発明によれば、操作者の操作によって芯がケース内に押し込まれると、芯とともに磁性体が移動してコアに接近し、コイルのインダクタンスを変化させる。
【００３６】
従って、操作者の操作に対して確実に磁性体が移動し、例えば操作者がケースを傾けて操作した場合のように、操作による力が伝達されにくい場合であっても、磁性体がコアに接近する。これにより、操作者の操作に確実に応答し、操作性の良いペン型座標指示器を実現できる。また、磁性体は芯の外側にあるので、芯の内部に磁性体を収容する空間等を設ける必要がなく、芯を細くすることができる。即ち、芯に磁性体を収容するために芯の内部に空間を形成すると、この空間の壁部は肉薄になってしまうので、使用に耐えうる強度を確保するためには芯を太くせざるを得ない。
【００３７】
しかしながら、本発明に係るペン型座標指示器では、芯は磁性体を内蔵しないので、芯を細くしても強度が不足する恐れがない。このため、芯を細く形成して、より細型のペン型座標指示器を実現できる。また、芯を細くすると芯を挿通させるためのケース先端の孔が小さくて済むため、ケースの細型化が容易である他、ペン先として機能する芯を細くすることで、細かな操作を行う際の操作性が向上する。さらに、例えば、芯、磁性体、弾性体及びコアをコアの軸線に沿って直列に配置した場合、ケースを非常に細くすることが可能であり、より細型のペン型座標指示器を実現できる。
【００３８】
請求項４記載の発明は、請求項３記載のペン型座標指示器において、前記コア及び前記磁性体を収容する前記ケースの中空部には、前記ケースの先端側において、前記中空部の内径が狭まる段部（例えば、図１１に示す段部Ｂ）が形成され、前記コアの前記磁性体に対向する端面が前記中空部に形成された段部に当接するように配置されることを特徴とする。
【００３９】
請求項４記載の発明によれば、コアは、ケースの中空部から外側へ移動しないように段によって支持されている。これにより、本発明のペン型座標指示器の使用中等にコアが動くことが無く、がたつきの無い安定した操作感を実現することができる。また、コアを固定するために接着のような手法を用いる必要がなく、本発明を適用したペン型座標指示器は少ない工数で容易に製造可能である。
【００４０】
請求項５記載の発明は、請求項３または４記載のペン型座標指示器において、前記コアの前記磁性体に対向しない側の端面と、前記ケースの中空部における基端部との間に介設される第２の弾性体（例えば、図１０に示す緩衝部材７０７）を備えることを特徴とする。
【００４１】
請求項５記載の発明によれば、コアの磁性体に対向しない側の端面と、ケースの中空部における基端部との間に第２の弾性体が介設されるので、第２の弾性体の弾性によってコアを支持することができる。また、コアの長手方向のサイズに公差が生じた場合であっても、この公差を第２の弾性体の弾性によって吸収することが可能となり、コアの公差に関わらずコアを確実に支持することができるので、安定した操作感を実現できる。また、本発明を適用したペン型座標指示器は、コアの公差を補正する必要がないため、少ない工数で容易に製造可能である。
【００４２】
請求項６記載の発明は、請求項５記載のペン型座標指示器において、前記コアの前記磁性体に対向しない側の端面と、前記第２の弾性体との間に介設される支持部材（例えば、図１０に示す基板ホルダー７０３）をさらに備え、前記支持部材は、前記コアの端面に向かって突出するコア保持突起（例えば、図１１に示すコア保持突起７２１）を備え、前記コアの前記支持部材に接する端面には、前記コア保持突起と嵌合する凹部が形成されてなることを特徴とする。
【００４３】
請求項６記載の発明によれば、コア保持突起とコアの凹部とが嵌合し、さらに第２の弾性体と支持部材とによってコアが支持されることで、コアを確実に支持することができる。これにより、本発明のペン型座標指示器の使用中等にコアが動くことが無く、がたつきの無い安定した操作感を実現することができる。また、コアを固定するために接着のような手法を用いる必要がなく、本発明を適用したペン型座標指示器は少ない工数で容易に製造可能である。
【００４４】
請求項７記載の発明は、請求項３から６のいずれかに記載のペン型座標指示器において、前記コア及び前記磁性体を収容する前記ケースの中空部には、前記ケースの先端側において、該中空部の内径が更に狭まる第２の段部（例えば、図１１に示す段部Ｃ）が形成され、前記芯の基端部には前記ケースの横断面に平行な平面部が形成されてなり、前記芯は、前記ケースの中空部に形成された第２の段部に前記平面部が接するように配置されることを特徴とする。
【００４５】
請求項７記載の発明によれば、第２の段部によって、芯がケースの外側へ移動しないように保持される。これにより、芯がケースの外側へ動くことが無いので、がたつきの無い安定した操作感を実現することができる。また、芯を固定するために芯と磁性体を接着する等の手法を用いる必要がなく、本発明を適用したペン型座標指示器は少ない工数で容易に製造可能である。
【００４６】
請求項８記載の発明は、請求項７記載のペン型座標指示器において、前記芯の基端部に形成された平面部には、さらに前記磁性体の端面に向かって突出する磁性体保持突起（例えば、図１１に示すチップ保持突起７２２）が形成され、前記磁性体の前記芯に接する端面には、前記磁性体保持突起と嵌合する凹部が形成されてなることを特徴とする。
【００４７】
請求項８記載の発明によれば、磁性体保持突起と磁性体の凹部とが嵌合することで磁性体と芯が互いに一体となった状態で支持される。これにより、芯がケースの外側へ向かって移動したり、ケースの横断面方向に動いたりすることがなく、がたつきの無い安定した操作感を実現することができる。また、芯を固定するために芯と磁性体を接着する等の手法を用いる必要がなく、本発明を適用したペン型座標指示器は少ない工数で容易に製造可能である。
【００４８】
なお、以上の説明において括弧書きにより示した符号は、あくまで一例として、請求項記載の構成要件に対応する図面参照符号を示すものであり、請求項記載の構成要件を具体的に限定するものでは無い。
【発明の効果】
【００４９】
以上説明したように、本願請求項１または２に記載の発明によれば、コアの端面には開口部を設ける必要が無いので、コアを細く形成して、非常に細いペン型座標指示器を実現することができる。また、操作時にコイルのインダクタンスが増大して、該コイルを含むＬＣ共振回路の共振周波数が低い方へシフトするので、可変コンデンサを用いた座標指示器と同様の動作を行うペン型座標指示器を、より簡単な構成により、安価で実現できる。
【００５０】
また、弾性体により操作後の復元動作がスムーズに行われるので、操作性の良いペン型座標指示器を簡単な構成によって実現できる。また、コイルのインダクタンスの変化量から弾性体の変形量を求め、操作時に加えられた力を求めることも可能である。
さらに、操作時にコイルのインダクタンスが顕著に変化し、弾性体の弾力に比較して大きい力が加わった場合にはコアと磁性体とが非常に近接し、或いは接触して、コイルのインダクタンスがより大きく変化するので、応答が良好で操作性の良いペン型座標指示器を実現できる。
【００５１】
また、初期状態における弾性体とコアの間隔を小さくし、操作時にコアと磁性体とを速やかに接近させることで、応答が良好で操作性の良いペン型座標指示器を実現できる。さらに、非操作時にコアと磁性体とを離隔させておくための構成としては弾性体を挟んでおけば良いので、構造の複雑化を避けられる。しかも、比較的小さい力で弾性体が変形するので、操作時の抵抗が小さく、軽い力で操作可能なペン型座標指示器を実現できる。
【００５２】
さらに、操作時の抵抗が小さく、比較的弱い力で操作可能なペン型座標指示器を実現できる。また、突出部により弾性体を支持させて、コア、磁性体及び弾性体の相対位置のずれを防止し、より信頼性の高いペン型座標指示器を実現できる。さらに、コアと磁性体との間に弾性体を配設する際の位置合わせが容易である。
【００５３】
請求項３記載の発明によれば、操作者の操作に対して確実に磁性体が移動し、例えば操作者がケースを傾けて操作した場合のように、操作による力が伝達されにくい場合であっても、操作者の操作に確実に応答し、操作性の良いペン型座標指示器を実現できる。また、芯を細くすることにより、ケースの細型化と操作性の向上を図ることができる。
【００５４】
請求項４記載の発明によれば、コアがケースの中空部から外側へ移動しないように段部によって支持されているので、本発明のペン型座標指示器の使用中等にコアが動くことが無く、がたつきの無い安定した操作感を実現することができる。また、コアを固定するために接着のような手法を用いる必要がなく、本発明を適用したペン型座標指示器は少ない工数で容易に製造可能である。
【００５５】
請求項５記載の発明によれば、第２の弾性体の弾性によってコアを支持することができる上、コアの長手方向のサイズに公差が生じた場合であっても、この公差を第２の弾性体の弾性によって吸収することが可能となり、コアの公差に関わらずコアを確実に支持することができ、安定した操作感を実現できる。また、本発明を適用したペン型座標指示器は、コアの公差を補正する必要がないため、少ない工数で容易に製造可能である。
【００５６】
請求項６記載の発明によれば、コア保持突起とコアの凹部とが嵌合し、さらに第２の弾性体と支持部材とによってコアが支持されることで、コアを確実に支持することができる。これにより、本発明のペン型座標指示器の使用中等にコアが動くことが無く、がたつきの無い安定した操作感を実現することができる。また、コアを固定するために接着のような手法を用いる必要がなく、本発明を適用したペン型座標指示器は少ない工数で容易に製造可能である。
【００５７】
請求項７記載の発明によれば、第２の段部によって芯がケースの外側へ移動しないように保持されるので、がたつきの無い安定した操作感を実現することができる。また、芯を固定するために芯と磁性体を接着する等の手法を用いる必要がなく、本発明を適用したペン型座標指示器は少ない工数で容易に製造可能である。
【００５８】
請求項８記載の発明によれば、磁性体保持突起と磁性体の凹部とが嵌合することで磁性体と芯が互いに一体となって支持されるので、芯がケースの外側へ向かって移動したりケースの横断面方向に動くことがなく、がたつきの無い安定した操作感を実現することができる。また、芯を固定するために芯と磁性体を接着する等の手法を用いる必要がなく、本発明を適用したペン型座標指示器は少ない工数で容易に製造可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図１から図１３の各図に基づき説明する。
【００６０】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る入力ペン１０の構成を示す断面図である。同図において、１１はケース、１２は基板ホルダー、１３は基板、１４はコンデンサ、１５は同調回路、１０１は芯、１０２はフェライトチップ、１０３は弾性部材、１０４はフェライトコア、１０５はコイルであり、１０２ａは、フェライトチップ１０２に設けられた突起である。なお、図１には、非操作状態における入力ペン１０を示す。
【００６１】
ケース１１は、ボールペンやシャープペンシル等の一般的な筆記具を模して、より小型に形成されたＡＢＳ樹脂等の合成樹脂あるいは金属製の筐体であって、中空となっている。ケース１１の先端には、ケース１１の内外に挿通する棒状の芯１０１が配設され、芯１０１の基端部にはフェライトチップ１０２が固定されている。フェライトチップ１０２は、例えばソフトフェライト等のフェライト磁石の片体であって、可撓性の弾性部材１０３を介してフェライトコア１０４の先端に対向している。
【００６２】
フェライトコア１０４は、断面が円形や方形に形成された棒状のフェライトであり、先端面がフェライトチップ１０２に対向するように配設され、基端部は基板１３に固定されている。また、フェライトコア１０４の側面にはコイル１０５が巻回されている。
【００６３】
基板１３は、コンデンサ１４等が実装されたプリント基板等であり、基板ホルダー１２を介してケース１１に固定されている。なお、コンデンサ１４は公知の素子である。そして、基板１３上に実装されたコンデンサ１４等の素子と、コイル１０５とを含んで同調回路１５が構成される。
【００６４】
ここで、フェライトコア１０４の先端面はほぼ平滑に形成され、フェライトチップ１０２の、フェライトコア１０４の先端面に対向する面の周縁部に、例えば円筒形状の突起１０２ａが形成されている。
また、弾性部材１０３は、合成樹脂や合成ゴム等からなり、その形状は環状の構造でもよいが、ボールのような形状であってもよい。フェライトチップ１０２の円筒形状の突起１０２ａの内周面側に嵌入されるようになっている。
【００６５】
従って、この弾性部材１０３を介して、フェライトコア１０４の端面と突起１０２ａとが対向する構成となっている。また、弾性部材１０３は、フェライトチップ１０２とフェライトコア１０４とを離隔させて保持するとともに、フェライトチップ１０２とフェライトコア１０４とを接近させる方向の押圧力が加わった場合には弾性変形する。
【００６６】
なお、弾性部材１０３は、例えばシリコンゴムのような弾性体により構成され、押圧力が加わった後の初期状態への回復性を考慮すれば、好ましくは純シリコン製であり、より好ましくはゴム硬度３０度の純シリコンである。また、芯１０１は、摺動時の摩擦に対する耐性を考慮して、ポリアセタール樹脂（ジュラコン）等の合成樹脂製であることが好ましい。
【００６７】
入力ペン１０は、略平板状のタブレット２０（図２）の上で操作される。操作時には、入力ペン１０は通常の筆記具と同じくケース１１の先端を下方に向けて保持され、芯１０１をタブレット（図２）に押しつけるように操作される。
【００６８】
従って、入力ペン１０の操作時には芯１０１がケース１１の内部に押し込まれることにより、芯１０１とともにフェライトチップ１０２がフェライトコア１０４側へ押圧され、弾性部材１０３が弾性変形して、フェライトチップ１０２がフェライトコア１０４に接近する。
【００６９】
そして、フェライトチップ１０２がフェライトコア１０４に接近することにより、フェライトコア１０４に巻回されたコイル１０５のインダクタンスが変化する。即ち、入力ペン１０においては、操作時にコイル１０５のインダクタンスが変化する。
【００７０】
次いで、入力ペン１０を含む座標入力装置１について説明する。図２は、座標入力装置１の構成を示す回路図である。図中、２０はタブレット、３０は制御回路、３１は信号発生回路、３２，３３はＸ方向及びＹ方向の選択回路、３４，３５は送受切替回路、３６はＸＹ切替回路、３７は受信タイミング切替回路、３８は帯域フィルタ（ＢＰＦ：Band Pass Filter）、３９は検波器、４０は低域フィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）、４１，４２は位相検波器（ＰＳＤ：Phase Shift Detector）、４３，４４は低域フィルタ（ＬＰＦ）、４５，４６は駆動回路、４７，４８は増幅器、４９は電子機器、５０は表示装置、５１は出力装置である。
【００７１】
なお、電子機器４９としては、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等によってなる表示装置５０を一体として、若しくは外部に具備したパーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、無線通信機能を有する携帯端末装置等が挙げられる。また、出力装置５１としては、電子機器４９に一体として、若しくは外部接続された印刷装置、無線通信装置、各種ディスクドライブ、各種半導体メモリデバイス等が挙げられる。
【００７２】
図３は、図２に示すタブレット２０の要部構成を示す分解斜視図であり、詳細には、タブレット２０を構成するＸ方向のループコイル群２１及びＹ方向のループコイル群２２の配置状態を示す図である。図３に示すように、タブレット２０は、図中符号Ｘで示す方向へ延びるＸ方向のループコイル群２１と、図中符号Ｙで示す方向へ延びるＹ方向のループコイル群２２とを備えて構成される。なお、図中符号Ｘ，Ｙで示す方向は互いに直交する。
【００７３】
Ｘ方向のループコイル群２１は、Ｘ方向に沿って互いに平行で且つ重なり合う如く配置された多数のループコイル、例えば４８本のループコイル２１−１，２１−２，…２１−４８からなる。また、Ｙ方向のループコイル群２２は、Ｙ方向に沿って互いに平行で且つ重なり合う如く配置された多数のループコイル、例えば上記と同じく４８本のループコイル２２−１，２２−２，…２２−４８からなるものである。
【００７４】
Ｘ方向のループコイル群２１とＹ方向のループコイル群２２とは、互いに密接して重ね合わされ、さらに図示しない非金属素材からなるケースに収容されている。なお、図３では理解の便宜を図るため、ループコイル群２１とループコイル群２２とを離して図示している。また、符号２１−１〜２１−４８，２２−１〜２２−４８で示す各ループコイルは１ターンで構成されるものとして図示しているが、必要に応じて複数ターンをなす構成としても良い。
【００７５】
次に、座標入力装置１の構成及び動作を説明する。まず、入力ペン１０とタブレット２０との間における電波の送受信と、その際に得られる信号について、上記図２、３及び図４に示すタイミングチャートに従って説明する。なお、図４のタイミングチャートにおいて、後述するように実質的に同一の信号については、符号を併記して一個のチャートのみを図示する。
【００７６】
図２に示す制御回路３０は周知のマイクロプロセッサ等により構成され、信号発生回路３１を制御するとともに、後述する図５のフローチャートに従って選択回路３２，３３を介してタブレット２０の各ループコイルの切り替えを制御する。また、制御回路３０は、ＸＹ切替回路３６及び受信タイミング切替回路３７に対し、座標検出方向の切り替えを制御する。さらに制御回路３０は、低域フィルタ４０，４３，４４からの出力値をアナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換し、後述する演算処理を実行して入力ペン１０による指示位置の座標値を求めるとともに、受信信号の位相を検出して、これらを電子機器４９に送出する。
【００７７】
選択回路３２は、Ｘ方向（図３参照）のループコイル群２１から一のループコイルを順次選択するものである。また、選択回路３３はＹ方向（図３参照）のループコイル群２２より一のループコイルを順次選択するものである。これら選択回路３２，３３は、それぞれ制御回路３０からの情報に従って動作する。送受切替回路３４は、選択回路３２により選択されたＸ方向の一のループコイルを駆動回路４５並びに増幅器４７に交互に接続するものである。また、送受切替回路３５は、選択回路３３により選択されたＹ方向の一のループコイルを駆動回路４６並びに増幅器４８に交互に接続するものであって、送受切替回路３４，３５は後述する送受切替信号Ｃに従って動作する。
【００７８】
信号発生回路３１は、所定の周波数ｆ０、例えば５００ｋＨｚ（キロヘルツ）の矩形波信号Ａ、該矩形波信号Ａの位相を９０゜（度：Degree）遅らせた信号Ｂ、所定の周波数ｆｋ、例えば１６．６２５ｋＨｚの送受切替信号Ｃ、及び、受信タイミング信号Ｄを発生して出力する。
【００７９】
信号発生回路３１から出力された矩形波信号Ａは、そのまま位相検波器４１に送出されるとともに、図示しない低域フィルタにより正弦波信号Ｅに変換され、さらにＸＹ切替回路３６を介して駆動回路４５，４６のいずれか一方へ送出される。また、信号発生回路３１から出力される矩形波信号Ｂは位相検波器４２へ送出され、送受切替信号Ｃは送受切替回路３４，３５に送出され、さらに、受信タイミング信号Ｄは受信タイミング切替回路３７に送出される。
【００８０】
制御回路３０からＸ方向を選択する情報が出力され、ＸＹ切替回路３６及び受信タイミング切替回路３７に入力されている状態では、信号発生回路３１から出力される正弦波信号Ｅは駆動回路４５に送出されて平衡信号に変換され、さらに送受切替回路３４に送出される。ここで、送受切替回路３４は、送受切替信号Ｃに基づいて駆動回路４５又は増幅器４７のいずれか一方を切り替えて接続するので、送受切替回路３４から選択回路３２に出力される信号は、時間Ｔ（＝１／２ｆｋ）毎、上記例によれば３２μｓｅｃ（マイクロ秒）毎に、５００ｋＨｚの信号の出力／停止が繰り返される信号Ｆとなる。そして、送受切替回路３４から出力される信号Ｆは、選択回路３２を介してタブレット２０のＸ方向の一のループコイル２１−ｉ（ｉ＝１，２，…４８）に送出され、該ループコイル２１−ｉにおいては信号Ｆに基づく電波が発生する。
【００８１】
ここで、信号Ｆに信号が出力されている期間を送信期間とし、信号Ｆに信号が出力されていない期間を受信期間とする。図４のタイミングチャートに示すように、送信期間と受信期間とは上記時間Ｔ毎に、交互に繰り返される。
【００８２】
タブレット２０上において、入力ペン１０が略直立状態、即ち使用状態に保持されると、ループコイル２１−ｉから発生した電波によって入力ペン１０のコイル１０５（図１）が励振され、同調回路１５（図１）において、信号Ｆに同期した誘導電圧Ｇが発生する。
【００８３】
その後、送受切替回路３４の動作によって信号Ｆにおいて信号無しの期間、即ち受信期間に入るとともにループコイル２１−ｉが増幅器４７側に切り替えられると、該ループコイル２１−ｉからの電波は直ちに消滅するが、入力ペン１０の同調回路１５に生じた誘導電圧Ｇは、同調回路１５内の損失に応じて徐々に減衰する。
【００８４】
そして、誘導電圧Ｇに基づいて同調回路１５を流れる電流により、コイル１０５から電波が発信される。コイル１０５から発信された電波によって、増幅器４７に接続されたループコイル群２１−ｉが励振され、該ループコイル群２１−ｉにはコイル１０５からの電波による誘導電圧が発生する。この誘導電圧は、受信期間の間のみ送受切替回路３４から増幅器４７に送出され、増幅されて受信信号Ｈとなって受信タイミング切替回路３７に送出される。
【００８５】
受信タイミング切替回路３７には、Ｘ方向又はＹ方向の選択情報のいずれか一方、ここではＸ方向の選択情報と、実質的に送受切替信号Ｃの反転信号である受信タイミング信号Ｄとが入力されている。受信タイミング切替回路３７は、信号Ｄが‘Ｈｉ’レベルの期間は受信信号Ｈを出力し、‘Ｌｏ’レベルの期間は何も出力しないため、実質的に受信信号Ｈと同一の信号Ｉを出力する。
【００８６】
信号Ｉは帯域フィルタ３８に送出される。帯域フィルタ３８は、周波数ｆ０を固有の振動数とするセラミックフィルタであり、信号Ｉ中の周波数ｆ０成分のエネルギーに応じた振幅を有する信号Ｊを検波器３９及び位相検波器４１，４２に送出する。厳密には、帯域フィルタ３８は、数個の信号Ｉが帯域フィルタ３８に入力され収束した状態において、これらの信号Ｊを検波器３９及び位相検波器４１，４２に送出する。
【００８７】
検波器３９に入力された信号Ｊは検波・整流され、信号Ｋとされた後、さらに遮断周波数の充分低い低域フィルタ４０によって振幅のほぼ１／２に対応する電圧値、例えばＶｘを有する直流信号Ｌに変換され、制御回路３０に送出される。
【００８８】
信号Ｌの電圧値Ｖｘは、ループコイル２１−ｉに誘起される誘導電圧に基づくものであり、入力ペン１０とループコイル２１−ｉとの間の距離に依存した値、ここではほぼ距離の４乗に反比例した値を示す。このため、ループコイル２１−ｉが異なるループコイルに切り替えられると、信号Ｌの電圧値Ｖｘは異なる値となる。
【００８９】
従って、制御回路３０において、各ループコイル毎に得られる電圧値Ｖｘをディジタル値に変換し、これらに後述する演算処理を実行することにより、各ループコイルと入力ペン１０との位置関係を求めることにより、入力ペン１０による指示位置のＸ方向の座標値が求められる。なお、入力ペン１０による指示位置のＹ方向の座標値についても同様にして求められる。
【００９０】
一方、位相検波器４１には、信号発生回路３１により発生された矩形波信号Ａが検波信号として入力され、位相検波器４２には、矩形波信号Ａと位相が９０°遅れた矩形波信号Ｂが検波信号として入力されている。そして、信号Ｊの位相が矩形波信号Ａの位相とほぼ一致している場合は、位相検波器４１はちょうど信号Ｊを正側に反転した信号Ｍ１を出力し、また、位相検波器４２は正側及び負側に対称な波形を有する信号Ｍ２を出力する。なお、位相検波器４１から出力される信号Ｍ１は実質的に信号Ｋと同一である。
【００９１】
信号Ｍ１は、上記の信号Ｋと同様に、低域フィルタ４３によって信号Ｊの振幅のほぼ１／２に対応する電圧値、即ちＶｘを有する直流信号Ｎ１に変換され制御回路３０に送出される。ここで、直流信号Ｎ１は実質的に信号Ｌと同一である。また、信号Ｍ２は、同様に低域フィルタ４４によって直流信号Ｎ２に変換され、制御回路３０に送出されるが、図４に示す例では位相検波器４２からの信号Ｍ２において正側及び負側の成分が同一であるため、低域フィルタ４４の出力の電圧値は０［Ｖ］となる。
【００９２】
制御回路３０は、低域フィルタ４３，４４の出力値、ここでは信号Ｎ１，Ｎ２をディジタル値に変換し、得られたディジタル値を用いて下記式（１）で示される演算処理を実行することにより、位相検波器４１，４２に加わった信号、ここでは信号Ｊと矩形波信号Ａとの位相差θを求める。
〔数１〕
θ＝−ｔａｎ−１（ＶＱ／ＶＰ）…（１）
【００９３】
前記式（１）で、ＶＰは低域フィルタ４３の出力に対応するディジタル値を、また、ＶＱは低域フィルタ４４の出力に対応するディジタル値を示す。例えば、前述した信号Ｊの場合、信号Ｎ１の電圧値はＶｘであるが、信号Ｎ２の電圧値は０［Ｖ］、即ちＶＱ＝０であるから位相差θ＝０゜となる。
【００９４】
ところで、信号Ｊの位相は、入力ペン１０の同調回路１５における同調周波数に対応して変化する。即ち、同調回路１５における同調周波数が所定の周波数ｆ０と一致している場合、同調回路１５には信号の送信期間及び受信期間とも周波数ｆ０の誘導電圧が発生し、また、これに同期した誘導電流が流れるため、受信信号Ｈ（又はＩ）の周波数及び位相は矩形波信号Ａと一致することになり、信号Ｊの位相も矩形波信号Ａと一致する。
【００９５】
一方、同調回路１５における同調周波数が所定の周波数ｆ０と一致していない場合、例えば周波数ｆ０よりわずかに低い周波数ｆ１の場合は、送信期間において同調回路１５には周波数ｆ０の誘導電圧が発生するが、この誘導電圧により同調回路１５には位相遅れを伴う誘導電流が流れる。そして、受信期間においてはほぼ周波数ｆ１の誘導電圧が生じ、これに同期した誘導電流が流れるため、受信信号Ｈ（又はＩ）の周波数は矩形波信号Ａの周波数よりわずかに低く、また、その位相もやや遅れたものとなる。
【００９６】
前述したように、帯域フィルタ３８は周波数ｆ０のみを固有の振動数とするものであるから、その入力信号の低い方への周波数のずれは位相遅れとして出力されることになり、従って、信号Ｊの位相は受信信号Ｈ（又はＩ）よりさらに遅れたものとなる。
【００９７】
また、逆に同調回路１５における同調周波数が所定の周波数ｆ０よりわずかに高い場合、例えば周波数ｆ２の場合、送信期間において同調回路１５には周波数ｆ０の誘導電圧が発生し、同調回路１５には位相進みを伴う誘導電流が流れる。また、受信期間においてはほぼ周波数ｆ２の誘導電圧及びこれに同期した誘導電流が流れるため、受信信号Ｈ（又はＩ）の周波数は矩形波信号Ａの周波数よりわずかに高く、また、その位相もやや進んだものとなる。帯域フィルタ３８において、その入力信号の高い方への周波数のずれは、前述した場合とは逆に位相進みとして出力されることになり、従って、信号Ｊの位相は受信信号Ｈ（又はＩ）よりさらに進んだものとなる。
【００９８】
前述のように、入力ペン１０においては、操作時にフェライトチップ１０２がフェライトコア１０４に接近する。従って、入力ペン１０の操作時にはコイル１０５のインダクタンスが増大し、同調回路１５の同調周波数は低い周波数に変化する。この同調周波数の変化は、コイル１０５のインダクタンスの変化量、即ち、Ｏリング１０３の変形量に対応する。従って、制御回路３０によって前記式（１）で示される演算処理により得られた位相差θの値をもとに、Ｏリング１０３の変形量、即ち入力ペン１０の操作時に加わった力を検出することができる。
【００９９】
次に、図５及び図６に従って、入力ペン１０により指示された座標検出動作及び位相検出動作について詳細に説明する。図５は制御回路３０の動作を示すフローチャートである。また、図６は、タブレット２０における信号検出動作を示すタイミングチャートであり、図中、（ａ）はタブレット２０のループコイルへ送出される正弦波信号を示し、（ｂ）は送信期間と受信期間の切替状態を示し、（ｃ）はタブレット２０のループコイルにおける検出電圧を示す。
【０１００】
まず、座標入力装置１全体の電源が投入され、測定開始状態になると、制御回路３０（図２）は、Ｘ方向を選択する情報をＸＹ切替回路３６及び受信タイミング切替回路３７に送出するとともに、タブレット２０が有するＸ方向のループコイル２１−１〜２１−４８（図３）のうち、最初のループコイル２１−１を選択する情報を選択回路３２に送り、該ループコイル２１−１を送受切替回路３４に接続する。
【０１０１】
続いて、送受切替回路３４は、信号発生回路３１から出力された送受切替信号Ｃに基づいて、ループコイル２１−１を駆動回路４５並びに増幅器４７に交互に接続する。このとき、駆動回路４５は、３２μｓｅｃの送信期間において、図６（ａ）に示すような５００  ｋＨｚの１６個の正弦波信号を該ループコイル２１−１へ出力する。
【０１０２】
上記の送受切替回路３４，３５による送信及び受信の切り替えは、図６（ｂ）に示すように一のループコイル、ここでは２１−１に対して７回繰返される。この７回の送信及び受信の繰返し期間が、一のループコイルの選択期間（４４８μｓｅｃ）に相当する。
【０１０３】
この４４８μｓｅｃの選択期間には、一のループコイルに対して７回の受信期間が含まれ、増幅器４７の出力としては受信期間毎に誘導電圧が得られる。ここで得られる誘導電圧は、前述したように受信タイミング切替回路３７を介して帯域フィルタ３８に送出されて平均化され、検波器３９、位相検波器４１，４２及び低域フィルタ４０，４３，４４を経て制御回路３０に送出される。
【０１０４】
そして、制御回路３０は、低域フィルタ４０の出力値をＡ／Ｄ変換して入力し、入力ペン１０とループコイル２１−１との距離に依存した検出電圧、例えばＶｘ１として一時記憶する。
【０１０５】
次いで、制御回路３０は、ループコイル２１−２を選択する情報を選択回路３２へ送出し、該ループコイル２１−２を送受切替回路３４に接続させる。そして、入力ペン１０とループコイル２１−２との距離に比例した検出電圧Ｖｘ２を得てこれを記憶し、以後、同様にループコイル２１−３〜２１−４８を順次、送受切替回路３４に接続させて、図６（ｃ）に示すような各ループコイル毎の入力ペン１０とのＸ方向の距離に依存した検出電圧Ｖｘ１〜Ｖｘ４８（但し、図６（ｃ）にはその一部のみをアナログ的な表現で示す。）を記憶する（以上、図５：ステップＳ１）。
【０１０６】
実際には、全てのループコイルで検出電圧を得る動作には時間がかかり非効率的であるため、入力ペン１０が置かれた位置（ｘｐ）に最も近いループコイルを中心として、その前後の数本のループコイルのみについて検出電圧が得られる。なお、これら数本のループコイル以外のループコイルにおける検出電圧は無視できるほど小さい値である。
【０１０７】
制御回路３０は、上記ステップＳ１における処理により記憶した検出電圧の電圧値が一定の検出レベル以上であるか否かをチェックし（ステップＳ２）、一定の検出レベルより下であれば（ステップＳ３；Ｎｏ）、再度、Ｘ方向の各ループコイルの選択及び電圧検出を繰返す。また、一定の検出レベル以上であれば（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、次の処理へ移行する。
【０１０８】
なお、ステップＳ２で実行されるレベルチェックにおいて、制御回路３０は、検出電圧の最大値が検出レベルに達しているか否か、及び、最大値の検出電圧を有するループコイルがどのループコイルであるかをチェックし、検出レベルに達していなければ以後の座標計算等を停止し、或いは、次回の座標検出動作及び位相検出動作において選択するループコイルの中心を設定する処理を行う。
【０１０９】
続いて、制御回路３０は、ＸＹ切替回路３６及び受信タイミング切替回路３７に対してＹ方向の選択情報を送出し、上記ステップＳ１の処理と同様にして選択回路３３及び送受切替回路３５に切り替えを実行させ、電波を送受信した時の低域フィルタ４０の出力値をＡ／Ｄ変換して得られる入力ペン１０とＹ方向の各ループコイル２２−１〜２２−４８との距離に依存した検出電圧を一時記憶する（ステップＳ４）。
【０１１０】
この後、制御回路３０は、記憶した検出電圧のレベルチェックを実行し（ステップＳ５）、一定の検出レベルより下であれば（ステップＳ６；Ｎｏ）、再度、Ｘ方向の各ループコイルの選択及び電圧検出へ戻る。また、一定の検出レベル以上であれば（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、記憶した電圧値から入力ペン１０による指示位置のＸ方向及びＹ方向の座標値を算出する（ステップＳ７）。
【０１１１】
ここで、ステップＳ７における処理の例について説明する。Ｘ方向又はＹ方向の座標値、例えば前記座標値ｘｐを求める算出方法の一つとして、前記検出電圧Ｖｘ１〜Ｖｘ４８の極大値付近の波形を適当な関数で近似し、その関数の極大値の座標を求める方法がある。
【０１１２】
例えば図６（ｃ）に示す最大値の検出電圧Ｖｘ３と、その両側の検出電圧Ｖｘ２及びＶｘ４を２次関数で近似すると、次のようにして算出することができる。なお、下記式（２）〜（７）においては、各ループコイル２１−１〜２１−４８の中心位置の座標値をｘ１〜ｘ４８とし、その間隔をΔｘとする。
【０１１３】
まず、各検出電圧と座標値については、下記式（２），（３），（４）が成り立つ。なお、下記式（２）〜（４）においてａ，ｂは定数（ａ＜０）である。
〔数２〕
Ｖｘ２＝ａ（ｘ２−ｘｐ）２＋ｂ  …（２）
Ｖｘ３＝ａ（ｘ３−ｘｐ）２＋ｂ  …（３）
Ｖｘ４＝ａ（ｘ４−ｘｐ）２＋ｂ  …（４）
【０１１４】
また、各ループコイルの中心位置の座標値については、下記式（５），（６）が成り立つ。
〔数３〕
ｘ３−ｘ２＝Δｘ  …（５）
ｘ４−ｘ２＝２Δｘ  …（６）
【０１１５】
ここで、前記式（５），（６）を前記式（３），（４）に代入して整理すると、下記式（７）が導かれる。
〔数４〕
ｘｐ＝ｘ２＋Δｘ／２｛（３Ｖｘ２−４Ｖｘ３＋Ｖｘ４）／（Ｖｘ２−２Ｖｘ３＋Ｖｘ４）｝  …（７）
【０１１６】
このように、各ループコイルからの検出電圧Ｖｘ１〜Ｖｘ４８から、ステップＳ２のレベルチェックの際に求められた最大値の検出電圧と、その前後の検出電圧を抽出し、これらと該最大値の検出電圧が得られたループコイルの１つ前のループコイルの座標値（既知）とをもとにして、前記式（７）に相当する演算を行なうことにより、入力ペン１０の座標値ｘｐを算出できる。
【０１１７】
その後、制御回路３０は、Ｘ方向のループコイル２１−１〜２１−４８（又はＹ方向のループコイル２２−１〜２２−４８）のうち、最大の検出電圧が得られたループコイル（ピークコイル）を選択する情報を選択回路３２（又は３３）に送出し（ステップＳ８）、入力ペン１０に対する電波の送受信を複数回、例えば７回繰返させ、低域フィルタ４３，４４から得られた出力値をＡ／Ｄ変換し（ステップＳ９）、前述のように位相差θを算出する（ステップＳ１０）。
【０１１８】
得られた位相差θは、制御回路３０によって、例えば４０゜加算する等の処理により調整され、筆圧を表す位相情報に変換されて、ステップＳ７で求められた入力ペン１０による指示位置の座標値とともに、電子機器４９へ出力される（ステップＳ１１）。
【０１１９】
以上のステップＳ１〜１１に示す処理によって第１回目の座標検出動作及び位相検出動作が終了すると、制御回路３０は、第２回目以降の座標検出動作として、Ｘ方向のループコイル２１−１〜２１−４８のうち、最大の検出電圧が得られたループコイルを中心として、その前後の一定数、例えば１０本のループコイルのみを選択する情報を選択回路３２に送出し、同様に、Ｙ方向のループコイル２２−１〜２２−４８のうち、最大の検出電圧が得られたループコイルを中心として、その前後の一定数、例えば１０本のループコイルのみを選択する情報を選択回路３３に送出する。そして、同様に出力値を得て入力ペン１０による指示位置のＸ方向及びＹ方向の座標検出動作並びに位相検出動作を行ない、得られた座標値及び位相情報を電子機器４９に転送し、以下、これら一連の処理を繰返す。これにより、随時、入力ペン１０による指示位置の座標と、操作時の筆圧に係る情報とを取得できる。
【０１２０】
続いて、上記のように座標入力装置１で使用される入力ペン１０の構成について詳述する。図７は、フェライトチップ１０２に形成された突起１０２ａの高さと、座標入力装置１における検知状態の一例を示す図であり、（ａ）は入力ペン１０に加わる荷重と座標入力装置１により検知される筆圧とに関する試験結果を示すグラフであり、（ｂ）は同図（ａ）に示す試験の条件を示す図である。
【０１２１】
なお、図７（ａ）に示す試験は、次の条件下で行われたものである。
・フェライトコア１０４としては、Ｌ６材（ＴＤＫ製）を用い、外径φ２．５ｍｍ（ミリメートル）、長さ２０ｍｍの構成とした。
・コイル１０５は、φ０．０７ｍｍの線材による７芯、４６ターンの構成とした。
・Ｏリング１０３は、硬度３０度のシリコンゴム製とし、外径φ２ｍｍ、内径φ１ｍｍ、線形０．５ｍｍの構成とした。
・フェライトチップ１０２としては、Ｌ６材（ＴＤＫ製）を用い、外径φ２．５ｍｍ、長さ１ｍｍの構成とした。
【０１２２】
また、図７（ａ）中に示す（１）〜（３）の各試験において、図７（ｂ）に示す突起１０２ａは下記の構成とした。なお、突起１０２ａの高さは、図７（ｂ）中符号Ｘで示す高さであり、突起１０２ａの断面は円形である。また、下記の値は入力ペン１０の非操作状態における値を示す。
・条件（１）…外径φ０．８ｍｍ，高さ０．３ｍｍ。
・条件（２）…外径φ０．８ｍｍ，高さ０．１ｍｍ。
・条件（３）…突起１０２ａは無し。
【０１２３】
図７（ａ）に示すグラフにおいて、横軸は入力ペン１０に対して加えられる荷重を、縦軸は座標入力装置１により検知される筆圧レベルを示す。タブレット２０により検知される筆圧レベルの変化は、前述のように、コイル１０５のインダクタンスの変化に基づくものである。従って、グラフの縦軸方向の変化は、間接的にコイル１０５のインダクタンスの変化を示すものである。
【０１２４】
図７（ａ）に示すように、（３）の条件下、即ち突起１０２ａが存在せず、フェライトチップ１０２の端面が平滑である場合は、入力ペン１０に加わる荷重の増加に伴って、座標入力装置１により検知される筆圧レベルも緩やかに上昇している。
【０１２５】
また、（２）の条件下、即ち高さ０．１ｍｍの突起１０２ａを有する場合は、同図（３）に示す場合に比べて荷重の増加とともに筆圧レベルが速やかに上昇し、グラフが速やかに立ち上がっている。
【０１２６】
さらに、（１）の条件下、即ち突起１０２ａの高さが０．３ｍｍの場合には、荷重の増大に応じて、より速やかに筆圧レベルが上昇しており、グラフの立ち上がりは非常に早い。
【０１２７】
なお、（１）及び（２）のグラフにおいて、入力ペン１０に対する荷重が所定の値を超えると筆圧レベルがほぼ一定になっているが、この状態は、弾性部材１０３の変形によって突起１０２ａとフェライトコア１０４とが当接したことを示している。
【０１２８】
このように、図７（ａ）に示す結果から、入力ペン１０に加わる荷重に対する筆圧レベルの変化は、非操作状態において突起１０２ａとフェライトコア１０４の端面とが近接しているほど、鋭敏であるといえる。また、突起１０２ａの有無は筆圧レベルの応答に大きく影響し、突起１０２ａの高さがわずか０．１ｍｍであっても、突起１０２ａが無い場合とは明らかに異なる結果が得られている。さらに突起１０２ａの高さが０．３ｍｍの場合は、その差が顕著である。従って、フェライトチップ１０２の端面に突起１０２ａを設けて、非操作状態でフェライトチップ１０２とフェライトコア１０４とが近接する構成とすれば、入力ペン１０への荷重が小さい場合でも、検知される筆圧レベルは鋭敏に応答し、一定以上の筆圧レベルを検知できる。これにより、弱い力でも確実に動作し、操作性の良い入力ペン１０を実現できる。
【０１２９】
本実施の形態においては、フェライトチップ１０２とフェライトコア１０４との間にＯリングからなる弾性部材１０３を介設することにより、フェライトチップ１０２及びフェライトコア１０４を同一軸線上に配設して、ケース１１の細型化を図っている。この場合、フェライトチップ１０２とフェライトコア１０４とは弾性部材１０３の分だけ離隔されてしまうが、フェライトチップ１０２側に突起１０２ａを形成し、突起１０２ａがＯリング１０３の中央に嵌入する構成とすれば、フェライトチップ１０２とフェライトコア１０４とをより近接させることができる。
【０１３０】
従って、図７（ａ）に示す結果から、フェライトチップ１０２の突起１０２ａの高さは、０．１ｍｍ以上であることが好ましく、さらに０．３ｍｍ以上であればより好ましく、最適な値としては０．４ｍｍが挙げられる。
【０１３１】
なお、ここで、フェライトチップ１０２およびフェライトコア１０４に用いられる磁性材料の特性について、説明する。上述のように、図７（ａ）に示す試験においては、フェライトチップ１０２とフェライトコア１０４とはＬ６材（ＴＤＫ製）により構成されるものとした。
【０１３２】
しかしながら、フェライトチップ１０２は芯１０１に近接する部材であって、操作者により力が加わりやすいことから、より強度の高い材料を用いて構成しても良い。例えば、フェライトチップ１０２をＬ９Ｇ材（ＴＤＫ製）により構成した場合、Ｌ６材の曲げ強度が、一般的なニッケル系フェライトの強度である１．０Ｅ＋０７（ｋｇ／ｍ２）程度であるのに対し、Ｌ９Ｇ材の曲げ強度は１．８Ｅ＋０７（ｋｇ／ｍ２）であるから、曲げ強度が約１．８倍まで高められる。なお、Ｌ６材とＬ９Ｇ材との特性の違いから、Ｌ６材に代えてＬ９Ｇ材を用いた場合に座標入力装置１の動作に影響を与える可能性がある。例えば、フェライトコア１０４をＬ９Ｇ材で構成した場合、コイル１０５のインダクタンスの変化が鈍くなる可能性がある。しかし、フェライトチップ１０２はフェライトコア１０４に比べて微小な部材であるから、フェライトチップ１０２をＬ９Ｇ材で構成した場合の影響はごく軽微であり、座標入力装置１を使用する上で問題は無い。そこで、フェライトチップ１０２をＬ９Ｇ材（ＴＤＫ製）により構成し、フェライトコア１０４をＬ６材（ＴＤＫ製）により構成すると、コイル１０５における特性と強度の両面から、非常に好ましい。
【０１３３】
なお実際に、フェライトチップ１０２にＬ９Ｇ材（ＴＤＫ製）を用い、フェライトコア１０４にＬ６材（ＴＤＫ製）を用いて構成した入力ペン１０について、芯１０１に荷重を加えて耐久性を調べる試験を行ったところ、３００ｇの荷重を３回／秒の頻度で加えた場合に、１０００万回以上の荷重に耐えうることが明らかになった。
【０１３４】
また、さらにフェライトコア１０４の径をより太くすることで、フェライトコア１０４の耐久性を高めることも可能であり、フェライトコア１０４の径が２．５ｍｍ以上であれば、入力ペン１０に衝撃が加わった場合にも耐えうる高い耐久性が得られるが、３．０ｍｍ以上であれば、より高い耐久性が得られる。
【０１３５】
なお、図７に示した試験では、Ｏリングからなら弾性部材１０３とフェライトチップ１０２の突起部１０２ａとの関係は図示のように、Ｏリングの内部に突起部１０２ａが篏入するものであるが、図９に示すような構造の突起部６１１ａ、６１５ａ、６１６ａ、６１７ａを用いても、図７（ａ）と同様な結果をもたらすことができると推定される。
【０１３６】
すなわち、図８は、入力ペン１０におけるフェライトチップ１０２及びフェライトコア１０４の構成例を示す図であり、（ａ）はフェライトチップ６１１及びフェライトコア６１２を用いた構成を示す断面図であり、（ｂ）はフェライトチップ６１４及びフェライトコア６１５を用いた構成を示す断面図であり、（ｃ）はフェライトチップ６１６及びフェライトコア６１７を用いた構成を示す断面図である。
【０１３７】
図８（ａ）に示すように、端面の外縁に外周突起６１１ａを有するフェライトチップ６１１を用い、弾性部材６１３は、円筒状の外周突起６１１ａ内に収容可能なＯリング等の弾性部材である。フェライトコア６１２は、ほぼ平滑な端面を有する構成とすることも可能である。
【０１３８】
ここで、フェライトチップ６１１は、図９（ａ）に示すように、略円柱状の部材であって、上面の外縁部分のみが突出して外周突起６１１ａをなしており、外周突起６１１ａの内側は陥没している。外周突起６１１ａの内部には、弾性部材６１３が収容される。そして、弾性部材６１３の厚みと外周突起６１１ａの高さを調整し、図８（ａ）に示すように、入力ペン１０の非操作状態において外周突起６１１ａがフェライトコア６１２の端面に接触しないように構成する。
【０１３９】
また、図８（ｂ）に示すように、外周突起６１１ａと同様の外周突起６１５ａを有するフェライトコア６１５を、図８（ａ）のフェライトコア６１２に代えて用い、フェライトチップ６１１に代えてほぼ平滑な端面を有するフェライトチップ６１４を用いる構成とすることも可能である。そして、図８（ｂ）に示すように、入力ペン１０の非操作状態において外周突起６１５ａがフェライトチップ６１４の端面に接触しないように構成する。
【０１４０】
さらに、図８（ｃ）に示すように、外周突起６１１ａと同様の外周突起６１６ａを有するフェライトチップ６１６を、図８（ａ）のフェライトチップ６１１に代えて用い、外周突起６１１ａと同様の外周突起６１７ａを有するフェライトコア６１７をフェライトコア６１２に代えて用いる構成とすることも可能である。この場合、図８（ｃ）に示すように、入力ペン１０の非操作状態において外周突起６１６ａと外周突起６１７ａが互いに接触しない構成とする。
【０１４１】
また、外周突起６１１ａ，６１５ａ，６１６ａ，６１７ａは、図９（ａ）に示す構成だけでなく、図９（ｂ）に示すフェライトチップ６１８のように、切欠部６１８ａを備える構成としても良い。この場合、切欠部６１８ａの数や形状については任意である。
【０１４２】
さらに、例えば図８（ａ）に示すフェライトチップ６１１とフェライトコア６１２とを同一軸線上に保持し、横方向へずれない構成とすれば、リング状の弾性部材６１３に代えて、可撓性の球を用いることも可能である。つまり、図１の弾性部材１０３、図８の弾性部材６１３のいずれも、入力ペン１０の非操作状態においてフェライトチップとフェライトコアとを離隔させて保持し、入力ペン１０の操作時に弾性変形するものであれば良いので、環状の弾性部材６１３に代えて複数の球を用いることも可能である。
【０１４３】
以上のように、入力ペン１０においては、フェライトコア１０４には開口部や中空部が形成されないので、フェライトコア１０４を細型にしても強度不足を招く恐れがない。また、芯１０１及びフェライトチップ１０２についても、容易に細型化が可能であり、非常に細型のケース１１内に各部を収容して、小型の入力ペン１０とすることができる。また、入力ペン１０においては、操作時にコイル１０５のインダクタンスが増大するので、高価な可変コンデンサを用いた座標指示器と同様の動作を行うペン型座標指示器と同様の動作をさせることができる。即ち、位置検出装置とともに使用される座標指示器には、操作を検知するために加圧時に容量が変化する可変コンデンサを用いたＬＣ共振回路を採用することがある。このような座標指示器は、操作者による操作が加わると可変コンデンサの容量が増大し、結果的にＬＣ共振回路の共振周波数が低い方へシフトするもので、感度が良い一方で構造が複雑であり、高価である。入力ペン１０においては、操作時にコイル１０５のインダクタンスが増大するので、操作時に同調回路１５の共振周波数が低い方へシフトする。従って、可変コンデンサを用いた座標指示器と同様の動作を行うペン型座標指示器を、より簡単な構成により、安価で実現できる。
【０１４４】
また、フェライトチップ１０２とフェライトコア１０４との間に弾性部材１０３が介設されるので、操作後の復元動作がスムーズに行われ、良好な操作性が得られる。さらに、コイル１０５のインダクタンスの変化量から弾性部材１０３の変形量を求めることで、操作時に加えられた力を求めることも可能である。
【０１４５】
また、Ｏリング１０３はフェライトチップ１０２とフェライトコア１０４の端面の全面を覆わないように形成されているので、フェライトチップ１０２とフェライトコア１０４とが直接対向する部分が存在するので、操作時にはコイル１０５のインダクタンスが鋭敏に変化し、操作が確実に検知されるので、入力ペン１０の応答を良好にし、良好な操作性を確保できる。
【０１４６】
また、フェライトチップ１０２に突起１０２ａを設けることにより、初期状態におけるフェライトチップ１０２とフェライトコア１０４の間隔を小さくし、操作時にフェライトチップ１０２とフェライトコア１０４とを速やかに接近させることができる。さらに、突起１０２ａの高さはＯリング１０３の厚みよりも低いので、非操作時にフェライトチップ１０２とフェライトコア１０４とを離隔させておくための構成としては弾性体を挟んでおけば良いので、構造の複雑化を避けられる。
【０１４７】
さらに、フェライトチップ１０２とフェライトコア１０４との間の弾性体としてＯリング１０３を用いるので、比較的弱い力で操作してもフェライトチップ１０２とフェライトコア１０４とを容易に接近させることができる。このため、入力ペン１０は、操作時の抵抗が小さく、比較的弱い力で操作可能である。
【０１４８】
なお、上記第１の実施の形態においては、フェライトチップ１０２とフェライトコア１０４とは円柱形状として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、フェライトコア１０４はコイル１０５を巻回すことが可能な形状であれば良いし、フェライトチップ１０２は、芯１０１に固定可能な形状であれば良い。また、Ｏリング１０３の構成は、上述したものの他、例えば複数の直方体等の可撓性部材をフェライトチップ１０２に張り付けして代えることも可能である。さらに、ケース１１の形状は筆記具を模した形状に限られず、フェライトチップ１０２、Ｏリング１０３、フェライトコア１０４、基板ホルダー１２、基板１３、コンデンサ１４、同調回路１５等を内蔵できる構成であれば特に限定されず、その他の細部構成についても、特許請求の範囲に記載した技術思想の範囲内において種々の変更が可能なのはいうまでもない。
【０１４９】
また、上記第１の実施の形態では、フェライトチップ１０２、Ｏリング１０３、及びフェライトコア１０４をケース１１の先端側に設ける構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ケース１１の後端側に設けても良い。以下、この場合について、図１２を参照し、変形例として説明する。
【０１５０】
［第２の実施の形態］
続いて、本発明の第２の実施の形態について説明する。図１０は、本第２の実施の形態における入力ペン７０の構成を示す断面図である。なお、図１０に示す入力ペン７０を構成する各部の材料については、上記第１の実施の形態における入力ペン１０の各部と共通である。
【０１５１】
図１０に示す入力ペン７０は、入力ペン１０と同様に座標入力装置１において座標を指示する目的で操作者により操作されるペン型の座標指示器である。入力ペン７０は、後尾が開口した中空のケース７０１と、ケース７０１の後尾開口部に嵌め込まれて該開口部を塞ぐキャップ７０２、ケース７０１の中空部に収納される基板ホルダー７０３、基板ホルダー７０３に固定される基板７０４、基板７０４上に実装されるコンデンサ７０５、コンデンサ７０５を含んで構成される同調回路７０６、基板ホルダー７０３に当接して配置されたフェライトコア７０８、フェライトコア７０８に巻回されたコイル７０９、フェライトコア７０８の先端面と弾性部材７１１を介して対向するように配置されたフェライトチップ７１０、および、フェライトチップ７１０に接して配置され、先端がケース７０１の先端から外へ突出する芯７１２等の各部を備えて構成される。さらに、入力ペン７０においては、基板ホルダー７０３の基端部とキャップ７０２との間には緩衝部材７０７が介設される。なお、以下において、入力ペン７０が備える各部についてはケース７０１の先端側を「先端部」、ケース７０１の後尾側を「基端部」と称して説明する。
【０１５２】
なお、基板７０４、コンデンサ７０５、同調回路７０６およびコイル７０９の各部は、上記第１の実施の形態における基板１３、コンデンサ１４、同調回路１５およびコイル１０５と同様に構成され、同等の機能を有するものであるから、ここでは説明を省略する。
【０１５３】
入力ペン７０の先端においてはケース７０１が開口しており、この開口部からケース７０１の先端が突出する。ケース７０１は、円盤状の基端部と、この基端部に立設された棒状部とで構成され、基端部はフェライトチップ７１０に接している。フェライトチップ７１０は、弾性部材７１１を挟んでフェライトコア７０８に対向する。なお、フェライトチップ７１０は、上記第１の実施の形態におけるフェライトチップ１０２の突起１０２ａと同様の突起を有している。さらにフェライトコア７０８は、フェライトチップ７１０と基板ホルダー７０３とに挟まれるように配置され、基板ホルダー７０３の基端部は、緩衝部材７０７を介してキャップ７０２に接している。そして、芯７１２、フェライトチップ７１０、弾性部材７１１、フェライトコア７０８、基板ホルダー７０３、キャップ７０２およびケース７０１は同一軸線上に配置されている。緩衝部材７０７は、発泡ウレタンやゴム等の弾性体により構成されたものである。
【０１５４】
ここで、入力ペン７０の先端部の構成について詳細に説明する。図１１は、入力ペン７０の先端部を拡大して示す要部拡大図である。図１１に示すように、ケース７０１の内側に設けられた中空部の内径は、入力ペン７０の先端部に向かって３段階に細くなり、入力ペン７０の基端部側から順に図中符号Ａ，Ｂ，Ｃで示す段部が形成されている。このうち、段部Ａとケース７０１の基端部との間において、ケース７０１の中空部には基板ホルダー７０３等の各部が収容される。フェライトコア７０８の先端は段部Ｂに接し、基端部分が基板ホルダー７０３の先端に当接する。また、芯７１２の基端部は段部Ｃに接し、段部Ｃと段部Ｂとの間において、芯７１２の基端部、フェライトチップ７１０および弾性部材７１１が収容された構成となっている。
【０１５５】
基板ホルダー７０３の先端には、ケース７０１の先端側へ向かって突出するコア保持突起７２１が形成されており、コア保持突起７２１は、フェライトコア７０８の基板ホルダー７０３側に穿設された穴と嵌合する。これにより、フェライトコア７０８と基板ホルダー７０３とは、入力ペン７０の横断面方向へずれないように固定される。
【０１５６】
さらに、芯７１２の基端部の円盤状部分には、ケース７０１の基端部側へ向かって突出するチップ保持突起７２２が形成され、チップ保持突起７２２は、フェライトチップ７１０の芯７１２側に穿設された穴と嵌合する。これにより、フェライトチップ７１０と芯７１２とは、入力ペン７０の横断面方向へずれないよう固定される。
【０１５７】
以上のように構成される入力ペン７０において、ケース７０１の中空部に収容された基板ホルダー７０３とフェライトコア７０８は、先端側は段部Ｂにより固定され、基端部側は緩衝部材７０７を介してキャップ７０２によって固定される。このため、基板ホルダー７０３とフェライトコア７０８は、緩衝部材７０７の弾性力によって固定される。また、フェライトチップ７１０および芯７１２は、先端側は段部Ｃにより固定され、基端部側は弾性部材７１１を介してフェライトコア７０８により固定されている。このため、フェライトチップ７１０および芯７１２は、弾性部材７１１が屈曲可能な範囲において、入力ペン７０の基端部側へ移動することが可能となる。
【０１５８】
入力ペン７０の操作時には、入力ペン７０の先端がタブレット２０（図２）表面に押しつけられることにより、芯７１２がケース７０１の内部側へ押し込まれ、芯７１２とともにフェライトチップ７１０がケース７０１の基端部側へ移動する。これにより、フェライトコア７０８に巻回されたコイル７０９のインダクタンスが変化することにより、座標入力装置１によって入力ペン７０の操作を検出できる。
【０１５９】
そして、入力ペン７０においては、基板ホルダー７０３とフェライトコア７０８が緩衝部材７０７の弾性力によって固定され、さらに、フェライトチップ７１０と芯７１２とが段部Ｃと弾性部材７１１に挟まれた構成となっているので、入力ペン７０の非操作時に芯７１２がケース７０１の外側へ脱落することも、フェライトコア７０８や芯７１２が遊動することも無いので、座標入力装置１の使用感をより快適なものとすることができる。
【０１６０】
また、基板ホルダー７０３とフェライトコア７０８とはコア保持突起７２１により固定され、芯７１２とフェライトチップ７１０とはチップ保持突起７２２によって固定されるので、基板ホルダー７０３とフェライトコア７０８、或いは芯７１２とフェライトチップ７１０とを接着する必要がない。一般に、摺動時の耐久性を有する樹脂に対して接着剤を用いた場合、強固な接着力を得ることが難しい。入力ペン７０によれば、芯７１２や基板ホルダー７０３を、接着剤を用いることなく固定することができるので、耐久性に優れた入力ペン７０を実現できる上、製造時の工数と作業負担を削減することで、容易に低コストで製造できる。
【０１６１】
さらに、フェライトコア７０８の製造時における公差により、フェライトコア７０８の長手方向のサイズが、設計上のサイズからずれてしまうことがある。入力ペン７０においては、公差によってフェライトコア７０８の長手方向のサイズが違っても、緩衝部材７０７の弾性によって公差を吸収することが可能である。これにより、製造時の工数と作業負担をさらに削減し、より一層低コストで容易に製造できる。
【０１６２】
また、入力ペン７０に衝撃が加わった場合、この衝撃を弾性部材７１１とともに緩衝部材７０７によって吸収することができるので、より耐久性に優れた入力ペン７０を実現できる上、良好な操作性を永く保つことができる。そして、耐久性に優れることから入力ペン７０をさらに細く構成することもできる。
【０１６３】
なお、本第２の実施の形態において、フェライトコア７０８の製造上の公差による長手方向のずれが明らかな場合、リング状に形成された樹脂片等を用いて公差を補正することもできる。図１２は、図１１と同様に入力ペン７０の要部を拡大して示す断面図である。
【０１６４】
前述のように、基板ホルダー７０３の先端部とフェライトコア７０８の基端部とはコア保持突起７２１により固定されている。そこで、リング状に形成されたリング型フィルム７２３を、コア保持突起７２１に嵌め込むように装着し、基板ホルダー７０３とフェライトコア７０８との間にリング型フィルム７２３が介在する構成とすることができる。リング型フィルム７２３は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の樹脂製のフィルムであって、その厚さは、例えば０．１ｍｍである。また、リング型フィルム７２３は中央に孔を有し、孔の径はコア保持突起７２１の外径と同程度またはそれ以上である。
【０１６５】
例えばフェライトコア７０８の長手方向のサイズが、設計上のサイズより０．３ｍｍ短いことが明らかな場合、０．１ｍｍ厚のリング型フィルム７２３をコア保持突起７２１に３枚嵌め込むことにより、基板ホルダー７０３とフェライトコア７０８とが０．３ｍｍ離隔される。これにより、フェライトコア７０８が設計上のサイズ通りに形成された場合と同様に、入力ペン７０を組み立てることができる。
【０１６６】
なお、同様に、リング型フィルム７２３と同様のフィルムを、チップ保持突起７２２に嵌め込むように装着することにより、フェライトチップ７１０の長手方向のサイズが設計上のサイズとずれた場合に、ずれを補正することが可能となる。
【０１６７】
また、リング型フィルム７２３はフェライトコア７０８の公差を補正して基板ホルダー７０３とフェライトコア７０８とを固定する目的で設けられるものであるから、リング型フィルム７２３を用いずに緩衝部材７０７のみによって基板ホルダー７０３とフェライトコア７０８とを固定することも可能である。しかしながら、入力ペン７０にスイッチを設けた場合、リング型フィルム７２３を用いることが好ましい。以下、入力ペン７０にスイッチを設けた場合について説明する。
【０１６８】
図１３は、図１０に示す入力ペン７０にスイッチ７３を設けてなる入力ペン７１の構成を示す断面図である。なお、入力ペン７１において、入力ペン７０と同一の構成によってなる部分については、同符号を付して説明を省略する。
【０１６９】
図１３中に破線で示すように、入力ペン７１の側面には、操作者により押圧操作されるスイッチ７３が設けられている。スイッチ７３はケース７０１の外装に組み付けられるスイッチであり、基板７０４上には、スイッチ７３の押圧操作を検知するための検知部（図示略）が設けられている。ケース７０１およびスイッチ７３はいずれも合成樹脂等により構成されるので、製造上の公差は無視できる程度であり、ケース７０１におけるスイッチ７３の位置はほぼ一定である。
【０１７０】
ここで、フェライトコア７０８の製造上の公差を緩衝部材７０７の弾性により吸収しようとすると、基板ホルダー７０３の位置、すなわち基板７０４の位置が、入力ペン７１の軸方向に沿って移動することになる。基板７０４が移動すると、スイッチ７３の位置と、スイッチ７３の押圧操作を検知する検知部（図示略）の位置がずれる可能性があるため、好ましいとは言えない。一方、フェライトコア７０８の製造上の公差をリング型フィルム７２３によって吸収する構成とすれば、フェライトコア７０８のサイズに関係なく基板ホルダー７０３の位置すなわち基板７０４の位置は一定である。このため、スイッチ７３の位置と、スイッチ７３の押圧操作を検知する検知部（図示略）の位置がずれる恐れが無い。
【０１７１】
なお、基板ホルダー７０３とフェライトコア７０８との間に介設されるリング状の部材は、リング型フィルム７２３に限らず、フェライトコア７０８の公差に応じたサイズで所定の弾性を有する部材であれば良い。この弾性部材は、例えば線径０．４ｍｍ、外径２．２ｍｍ、内径１．４ｍｍのサイズに構成すると、入力ペン７１のサイズからみて好適であるが、外径及び内径は入力ペン７１のサイズに応じて変化させても良く、線径はフェライトコア７０８の公差により変更させても良い。また、弾性部材の材質としては、例えば硬度７０のＮＢＲ（ニトリルゴム）が好適である。フェライトコア７０８の公差として０．４ｍｍの公差を吸収するためには、０．１ｍｍ厚のリング型フィルム７２３を用いると４枚のリング型フィルム７２３を重ねることとなるが、線径０．４ｍｍのＯリングを用いれば、部品点数が１個で済む。このため、フェライトコア７０８の公差が微細な値に収まらない場合、上記Ｏリングをコア保持突起７２１に嵌め込むように装着し、フェライトコア７０８の公差を吸収させれば、作業工程を複雑化することなく確実に公差を補正できる。
【０１７２】
なお、以上の第２の実施の形態における入力ペン７０，７１の構成は、あくまで好適な一例を示すものであり、例えばリング型フィルム７２３や緩衝部材７０７を省いて構成するようにしても良く、その他、各部を構成する材料等の具体的な細部構成についても、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて任意に変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１７３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る入力ペン１０の構成を示す断面図である。
【図２】図１の入力ペン１０を含んでなる座標入力装置１の構成を示す回路図である。
【図３】図２のタブレット２０の要部構成を示す分解斜視図であり、詳細には、タブレット２０を構成するＸ方向のループコイル群２１及びＹ方向のループコイル群２２の配置状態を示す図である。
【図４】図２の座標入力装置１における各信号を示すタイミングチャートである。
【図５】図２の制御回路３０の動作を示すフローチャートである。
【図６】図２のタブレット２０における信号検出動作を示すタイミングチャートであり、（ａ）はタブレット２０のループコイルへ送出される正弦波信号を示し、（ｂ）は送信期間と受信期間の切替状態を示し、（ｃ）はタブレット２０のループコイルにおける検出電圧を示す。
【図７】図１のフェライトチップ１０２に形成された突起１０２ａの高さと、図２に示す座標入力装置１における検知状態の関係を示す図であり、（ａ）は入力ペン１０に加わる荷重と座標入力装置１により検知される筆圧とに関する試験結果のグラフを示し、（ｂ）は同図（ａ）の試験条件を示す図である。
【図８】フェライトチップ１０２及びフェライトコア１０４の構成例を示す図であり、（ａ）はフェライトチップ６１１及びフェライトコア６１２を用いた構成を示す断面図であり、（ｂ）はフェライトチップ６１４及びフェライトコア６１５を用いた構成を示す断面図であり、（ｃ）はフェライトチップ６１６及びフェライトコア６１７を用いた構成を示す断面図である。
【図９】図１のフェライトチップ１０２の構成例を示す図であり、（ａ）はフェライトチップ６１１の構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、同図（ａ）とはさらに異なる構成例としてのフェライトチップ６１８を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態における入力ペン７０の構成を示す断面図である。
【図１１】図１０に示す入力ペン７０の先端部を示す要部拡大図である。
【図１２】図１０に示す入力ペン７０の先端部を示す要部拡大図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態における入力ペン７０にスイッチ７３を設けてなる入力ペン７１の構成を示す断面図である。
【図１４】従来のペンタブレットにおける入力ペンの一例として、入力ペン９０の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１７４】
１・・・座標入力装置、１０，７０，７１・・・入力ペン、１１，７０１・・・ケース、１２，７０３・・・基板ホルダー、１３，７０４・・・基板、１４，７０５・・・コンデンサ、１５，７０６・・・同調回路、１０１，７１２・・・芯、１０２，７１０・・・フェライトチップ、１０２ａ・・・突起部、１０３，７１１・・・弾性部材、１０４，７０８・・・フェライトコア、１０５，７０９・・・コイル、７０７・・・緩衝部材、７２１・・・コア保持突起、７２２・・・チップ保持突起、７２３・・・リング型フィルム、７３・・・スイッチ、Ａ，Ｂ，Ｃ・・・段部、２０・・・タブレット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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